KR100223823B1 - 컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 컬러 TV 또는 고정세도 산업용 수상관에 사용되는 전자총에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1, 2집속전극으로 구성되는 집속전극중에서 상기 제2집속전극의 버링부와 대향하는 제1집속전극의 일단면이 제1집속전극의 전자빔 통과공을 포함하여 그 주위면을 함몰한 요면부로 형성하여 제1, 2집속전극간의 거리를 좁혀줌으로서 전자총 작동시 발생하였던 STC 드리프트 현상을 개선할 수 있는 컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조에 관한 것이다.

Description

컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조

본 발명은 대형 컬러 TV 또는 고정세도 산업용 수상관에 사용되는 전자총에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1, 2집속전극으로 구성되는 집속전극중에서 고정전압을 인가받는 제1집속전극의 전자빔 통과공 부위를 함몰하여 제1, 2집속전극간의 거리를 좁혀줌으로서 전자총 작동시 발생하였던 스태틱 컨버젼스 드리프트(Static Convergence Drift, 이하 STC 드리프트) 현상을 개선할 수 있는 컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조에 관한 것이다.

전자총은 수상관을 이루는 구성장치의 하나로서 음극에서 방출된 전자빔을 수상관의 전방 내측에 도포된 적.녹청의 형광면에 집속시켜 형광체가 각각의 전자빔에 반응하여 형광되도록 함으로서 수상관의 전방에 화소를 형성하는 장치이다.

도1은 일반적인 컬러 수상관에서 전자총의 개략적인 설치를 나타내는 횡단면도로서, 컬러 수상관은 전자빔(1)을 발생하는 전자총(2)과, 전자빔(1)을 화면의 전영역에 걸쳐 상하좌우로 편향하는 편향요크(3)와, 전자빔(1)에 반응하여 화소를 형성하는 수상관(4)으로 대별된다.

상기 수상관(4) 전방에는 스크린(5)이 형성되어 있고, 그 내측면으로는 형광체가 도포된 형광면(6)이 이루어져 있다.

상기 스크린(5) 후방으로는 스크린의 외주면에 연하여 후방으로 수렴하는 펀넬(Funnel)(7)이 형성되어 있으며, 그 수렴부에는 소정의 직경을 갖는 관형의 네크부(8)가 형성되어 있다.

상기 네크부(8) 내부에는 전자총(2), 외부에는 편향요크(3)가 설치되어 있으며, 상기 형광면(6)과 전자총(2)의 사이에는 전자총(2)에서 방출된 전자빔(1)이 상기 적.녹.청의 형광면(6)에 선택적으로 투사될 수 있도록 다수의 전자빔 통과공을 갖는 판형의 새도우 마스크(9)가 상기 펀넬(7)의 전방 내주면을 따라 고정되어 있다.

도2는 컬러 수상관용 전자총의 개략적인 구조를 나타내는 횡단면도로서, 전자총(2)은 삼극부(21)와 주렌즈부(22)로 대별되는데, 상기 삼극부(21)는 내재된 히터(23a)의 열원에 따라 열전자를 방출하는 음극(23)과, 음극(23)에서 방열된 열전자를 제어하는 제어전극(24)과, 음극(23)에 있는 열전자를 가속하는 가속전극(25)의 순서로 배치 구성되고, 상기 주렌즈부(22)는 상기 삼극부(21)에서 생성된 전자빔을 집속하는 집속전극(26)과 최종 가속시키는 양극(27)으로 구성된다.

여기서, 제어전극(24)은 접지되고, 가속전극(25)에는 500∼1000V의 저전압이 인가되며, 양극(27)에는 25∼35kv의 고전압이 인가되고, 집속전극(26)에는 양극전압의 20∼30 %에 해당하는 중전압이 인가된다.

이와같이 구성되는 컬러 음극선관용 전자충은 각 전극에 소정의 전압이 인가되면서 집속전극(26)과 양극(27) 사이에는 전압차에 의한 전위차에 의하여 등전위면이 형성되고 이 등전위면의 집합체가 정전렌즈의 역할을 하게되어 삼극부(21)에서 형성된 전자빔(1)은 주렌즈에서 집속된 후 새도우 마스크(9)의 전자빔 통과공을 통과하게 된다.

전자빔 통과공을 통과한 전자빔(1)은 화면의 중앙으로 집속되어 형광면(6)에 부딪힘으로서 화소를 형성하게 된다.

화면 중앙에서의 전자빔(1) 집중은 상기한 바와 같이 전자총의 배열과 정전렌즈에서 마무리되지만, 화면의 전영역 즉, 새도우 마스크(9) 각 영역에 순차적으로 전자빔을 주사하기 위해서는 편향 요크에 의한 전자빔의 편향이 요구된다.

상기 편향 요크로 전자빔을 편향할 경우 하기의 문제점이 나타나게 된다.

컬러 TV 수상관에서 일반적으로 사용되는 인라인형 전자총은 가로 일렬로 네크(8)와 동일축상으로 배열되어 전자빔(1)을 형광면으로 방출하므로 상하 편향시 형광면(6)에서 약간의 핀쿠션 일그러짐을 제외하고는 집중의 어긋남이 거의 없게 되는 반면, 좌우 편향시 편향점으로 부터 떨어지는 곳에서는 도3에 도시한 바와 같이 화면의 좌우측에서 전자빔의 어긋남이 커지게 된다.

이와 같은 전자빔의 편향을 수행함과 동시에 전자빔의 편향에 따른 수직방향의 핀쿠션 일그러짐과 수평방향의 전자빔의 어긋남을 보정하기 위해 트로이달(Toroidal) 감기의 수직편향코일과 새들(Saddle) 감기의 수평편향 코일로 구성되는 편향요크(3)에 파라볼라 전류를 인가하여 수직의 코일에는 배럴(Barrel)형 자계를 형성하고, 수평의 편향코일에는 핀쿠션(Pinchusion)의 자계를 형성하여 형광면(6)에서의 집중의 어긋남이 보정되도록 하였다.

그러나 이는 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 수평방향의 거리차이에서 나타나는 오버 포거스 성분이 편향요크에 의한 핀쿠션형 자계의 발산, 즉 언더 포거스 성분과 상쇄되어 정확한 집속을 행할 수가 있는데 반해, 수직방향에서는 수직방향의 거리차에 의한 오버 포커싱 성분이 편향요크에 의한 배럴형 자계의 집속, 즉 오버 포커스 성분과 중첩되어 수직방향에서의 상퍼짐 현상이 심하게 발생하는 문제점을 야기하게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면 도4a, 4b에 도시한 바와 같이 배럴 및 핀쿠션 자계로 구성되는 비균일 자계는 전자빔을 수직 및 수평방향으로 편향시키는 2극성분과, 핀쿠션 자계에 의한 전자빔의 수평방향 발산과 배럴자계에 의한 전자빔의 수직방향 집속을 갖는 4극성분으로 구분할 수가 있는데, 특히, 상기 4극성분은 일종의 렌즈역할을 함으로서 전자빔이 화면이 주변부로 편향될때 도4c에 도시한 바와 같이 화면 주변부에서 그 촛점이 종장형 또는 횡장형으로 왜곡되는 현상 즉, 비점수차를 발생시키는 문제점을 야기하게 된다.

이는 화면의 주변부에서는 수평방향으로 발산되고 수직방향으로는 고밀도로 과집속되는 현상인 횡장형 코어와, 그 상하부에 저밀도의 상퍼짐 현상인 헤이즈가 발생하여 화면 주변부에서의 해상도 열화를 초래한다.

비록 균일에 가까운 자계일 경우에서도 미세한 핀쿠션이나 배럴자계의 성분 때문에 비점수차가 발생하므로 비균일 자계를 채택할 경우, 화면 주변부에서 왜곡이 더욱 심해지는 것은 당연하다고 할수 있다.

이는 수상관이 대형일수록, 또는 편향각의 크기가 클수록 비점수차가 더욱더 커지게 된다.

대형 수상관을 선호하는 소비자의 경향과 수상관의 크기에 따라 증가하는 편향각을 고려할 때 이는 반드시 해결되어야할 문제점의 하나이다.

상기의 문제점을 개선하기 위하여 전자빔이 화면의 주변부로 편향될 때 편향신호에 동기하여 비점수차를 보정해주는 방법이 있어왔는데, 그 일반적인 방법은 집속전극을 2분할하여 제1, 2집속전극으로 구성하고, 상기 전극들 사이에 제공한 4극자 전극에 전위차를 발생시켜 4극자렌즈가 형성되도록 함으로서 비점수차에 의해 왜곡되는 전자빔의 변위만큼 4극자렌즈에서 전자빔을 보정하여 비점수차가 보정되도록한 것이 있었다.

이와 같은 종래의 실시예는 도5a, 5b에 도시한 바와 같이, 집속전극(26)을 2분할하여 항상 동일한 고정전압을 인가받는 제1집속전극(261)과, 상기 제1집속전극(261)의 다음에 배치되어 가변전압을 인가받는 제2집속전극(262)으로 구성하고, 제2집속전극(262)에는 전자빔의 편향량에 따라 300V∼1000V 정도의 전위차가 발생할수 있도록 가변전압을 파라보라 형태로 인가하여, 도5c에 도시한 바와 같이, 제1, 2집속전극(261, 262)에 4극자렌즈를 형성시켜 비점수차가 보정될수 있도록 하였다.

이를 위해 상기 제1, 2집속전극(261,262)의 대향단면(2(35,266)에 형성된 제1, 2전자빔 통과공(263,264)에서, 제1전자빔 통과공(263)의 크기는 제2집속전극(262)의 전자빔 통과공(264) 보다 크게 형성하여 제2전자빔 통과공(264)에 형성한 버링부(267)가 제1전자빔 통과공(263)의 내측으로 삽입될 수 있도록 하였고, 상기 버링부(267)는 수평부가 절취된 한쌍의 상하 버링부로 구성하였다.

이와 같은 보정수단을 구비한 종래의 전자총은 삼극부(21)에서 형성된 전자빔(1)이 제1, 2집속전극(26)의 제1, 2전자빔 통과공(263,264)을 통과한후 제1, 2집속전극(26)의 전압과 양극의 전압차이에 따른 정전렌즈에 의해 집속되고, 편향요크(3)에 의해 화면의 각 영역으로 편향하게 된다.

이때, 전자빔(1)이 화면의 중앙으로 주사될 경우에는 제1, 2집속전극(26)에는 동일의 전압이 인가되어 제1집속전극(261)과 제2집속전극(262)에는 전위차가 발생하지 않지만, 전자빔(1)이 화면의 주변부로 편향될 경우에는 제2집속전극(262)의 전압은 전자빔(1)의 편향량에 따라 동적으로 변화하여 제1, 2집속전극(261,262)간에는 전위차가 발생하게 된다.

따라서 제1, 2집속전극(261,262) 사이에는 4극자렌즈가 동작하여 전자빔(1)이 주렌즈를 통과하기 전에 전자빔(1)을 종장형으로 변화시켜 주므로 편향요크에 의해 발생하는 횡장형의 비점수차를 보정할 수가 있었다.

그러나 상기한 바와 같이 수평방향을 절취한 버링부(267)는 전자빔 통과공(264) 천공과 동시에 인발하여 일차로 버링부(267)를 형성하고, 버링부(267)를 2,3차로 인발하여 최종적으로 버링부(267)를 완성하는 과정을 거쳐야 하는바, 이 과정에서 버링부(267)가 형성되지 않은 제2집속전극단면의 제2전자빔 통과공(264)의 주변에 응력이 작용하여 도6a에 도시한 바와 같이 균열(268)이 발생하게 된다.

이는 제2집속전극(262)에 있어 가공성의 문제를 야기시키고, 전자총 조립시 전자빔의 특성에 영향을 끼치게므로 도6b에 도시한 바와 같이, 제2전자빔 통과공(264)의 수평방향에 로우 버링부(267L)를 형성하되, 그 높이는 원재료 두께의 0.7∼1.2배 수준으로 형성하여 수직 방향으로 위치한 버링부, 즉 하이 버링부(267H)보다는 그 높이를 낮게 함으로서 균열을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 하이 버링부(267H)와 로우 버링부(267L)의 조합으로서 4극자렌즈를 형성하여 비점수차의 보정하고자 할 경우 로우 버링부(267L)가 4극자렌즈를 형성하는데 영향을 미치므로, 하이 버링부(267H)는 로우 버링부(267L)를 높여준 증가분과 동일하게 높여 로우 버링부(267L)에 의한 영향을 제거할 수가 있다.

그러나 이는 도7에 도시한 바와 같이 제1, 2집속전극간의 간격(269)을 넓히는 결과를 초래하게 된다.

일반적으로 제1, 2집속전극 사이의 간격(269)은 0.5mm∼0.6mm 정도를 유지해 주어야만 하는데, 0.5mm 이하일 경우에는 방전이 발생하게 되고, 0.6mm 이상일 경우에는 STC 드리프트 현상이 발생하게 된다.

STC 드리프트 현상이란 전자빔의 전자 집중이 시간에 따라 변화하는 현상이다.

도8에 도시한 바와 같이, PNF 공정(Pounding Neck Washing Frit Break Down Test: 네크 세척 및 진공도 이상 유무 검사)에서 네크의 이물질 제거를 위해 내벽을 세척해도 완전히 할수 없고, 따라서 네크 내벽(81)에는 이물질들이 존재하게 되는데 이와 같이 네크의 내벽에 존재하는 이물질들은 양극전극(27)에 인가된 양극전압에 의해 전리되어 STC 드리프트를 일으키는 기인(起因)으로 작용하게 된다.

즉, 음극선관이 작동하여 전자빔이 음극에서 양극으로 흐르게 되면, 전류의 흐름(음이온의 흐름)에 대하여 내크의 내벽은 양이온(28)으로 대전되게 된다.

이때 네크의 내벽(81)에 대전된 양이온(28)은 전자빔의 의측인 적.청의 전자빔에 인력을 미쳐 전자빔의 언더 컨버젼스 상태를 유발하고, 이 양이온(28)의 대전은 흐르는 전자빔의 전류에 따라 시간 의존형이 되어 STC 드리프트 또한 시간에 따라 변화하게 된다.

일반적으로 전극간격이 다수인 다단 집속형 전자총(BU/UB)의 경우, 네크의 대전에 영향을 받기가 쉽고, 단집속형 전자총(BPF)은 이와는 다른 STC 드리프트의 특성을 나타내게 된다.

2시간이 경과한 후에도 STC 드리프트가 안정되지 않는 경우가 있는데, 이는 측정 오류나 전자총을 수용하고 있는 네크부(8)가 불안정한 것으로 추정할 수 있으며, 어떤 경우에는 주기성을 갖는다.

음극선관이 열적으로 안정되고, 또한 네크 내벽(81)의 대전상태가 안정된 다음에 STC 드리프트가 발생하거나 특히, 주기성을 갖는 경우에 STC 드리프트는 네크 내벽(81)의 대전에 의한 불안정이 원인이 된다고 추정된다.

그리고, 도7에 도시한 바와 같이, 제1, 2집속전극간의 간격부(269)에서 4극자 렌즈가 형성되는데 이 간격부가 양극전압이 인가되는 양극전극(27)의 근처에 있기 때문에 제1, 2집속전극간(261, 262)의 간격이 크면 클수록 네크 내벽(81)에 대전된 양극전압의 영향을 많이 받게된다.

따라서 도9의 a와 같이 시간의 경과에 따른 STC 드리프트 현상이 심하게 발생한다.

실험실의 실험결과에 의하면 제1, 2집속간(261,262)의 간격이 0.8mm 이상될 경우 악영향을 끼치는 문제점이 발생하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로우 버링부는 그대로 유지하되 제1, 2집속전극의 간격을 줄여 STC 드리프트 현상을 제거할 수 있는 컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조를 제공함에 그 목적을 두고 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 버링부의 증가된 높이를 수용할 만큼 버링부가 대향하는 제1집속전극의 일단면을 전자빔 통과공을 포함하여 그 주위부를 함몰시킨 요면부에 있다.

도1는 일반적인 컬러 수상관에서 전자총의 개략적인 설치를 나타내는 횡단면도이다.

도2는 일반적인 컬러 수상관용 전자총의 개략적인 구조를 나타내는 횡단면도이다.

도3는 전자빔의 편향시 편향에 의한 전자빔의 어긋남을 조정하지 않았을 경우, 그 촛점의 벗어남을 나타내는 예시도이다.

도4a,4b,4c는 편향요크의 비균일 자계에 있어서, 4a는 핀쿠션형 자계의 분포와 전자빔에 의해 형성된 화소가 수평방향으로 왜곡된 모양을 나타내는 예시도이다.

4b는 배럴형 자계의 분포와 전자빔에 의해 형성된 화소가 수직방향으로 왜곡된 모양을 나타내는 예시도이다.

4c는 비점수차에 의해 화면의 주변부에서 화소가 왜곡된 모습을 나타내는 예시도이다.

도5a,5b,5c는 종래 전자총의 2분할형 집속전극을 나타낸 것으로서, 5a는 사시도이다.

5b는 집속전극 결합부의 종단면도이다.

5c는 집속전극 결합부에서 4극자렌즈가 형성되어 전자빔을 종장형으로 변화시키는 것을 나타내는 개략도이다.

도6a는 종래 전자총의 제2집속전극의 균열이 나타내는 사시도이다.

도6b는 종래 전자총의 제2집속전극의 균열이 나타나는 것을 방지하기 위해 제2집속전극의 버링부를 로우 버링부와 하이 버링부로 형성한 것을 나타내는 사시도이다.

도7는 도6b와 같이 로우 버링부와 하이 버링부로 버링부를 형성하였을 경우 제1, 2집속전극간의 간격이 넓어지는 것을 나타내는 종단면도이다.

도8는 종래 전자총 내부의 이물질에 의해 네크부의 내벽에 양이온이 대전된 것을 나타내는 네크부와 횡단면도이다.

도9는 시간의 경과에 따라 종래 및 본 발명의 전자총에 나타나는 STC 드리프트의 그래프이다.

도10는 본 발명의 전자총 집속전극을 나타낸 것으로서, 10a는 사시도이다.

10b는 종단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도10a를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

3개의 전자빔을 형성하는 삼극부 다음에 배치되어 상기 전자빔을 집속하는 본 발명의 컬러 음극선관용 집속전극은 고정전압을 인가받는 제1집속전극(1)과, 상기 제1집속전극(1)에 다음에 배치되고 편향요크에 의한 전자빔의 편향량에 따라 가변전압을 인가받는 제2집속전극(2)으로 구성한다.

상기 제1집속전극(1)과 제2집속전극(2)의 대향단(3,4)에는 3개의 전자빔이 통과하는 제1, 2전자빔 통과공(5, 6)을 각각 형성한다.

상기 제2전자빔 통과공(6)은 제1집속전극(1)으로 대향되게 버링가공하여 버링부(7)를 형성하되, 버링부의 수평 부분과 수직 부분이 다르게 형성한다.

보다 상세히 설명하면, 버링부(7)의 수직부 높이 즉, 제2집속전극 일단면(4)에서 버링부(7)가 시작되는 지점(a)에서 제1전자빔 통과공(5) 방향의 자유단(b)까지의 거리를 수평부의 높이 보다 높게하여 한쌍의 좌우 로우 버링부(71)와 한쌍의 상하 하이 버링부(72)로 형성되도록 한다.

또한, 로우 버링부(71)에 의해 제1, 2집속전극단(3, 4)간의 간격이 벌어지므로, 로우 버링부(71)의 높이만큼 버링부(7)가 대향하는 제1집속전극단(3)을 제1전자빔 통과공(5)을 포함하여 그 주위면을 함몰하여 요면부(8)를 형성하여 줌으로서 제 1, 2집속전극간(1, 2)의 간격을 수용할 수 있도록 한다.

도10b는 본 발명의 요면부를 제1집속전극에 적용한 것을 나타내는 종단면도로서, 하이 버링부(72)의 높이를 0.8mm, 로우 버링부(71)의 높이를 0.3mm, 요면부(8)의 깊이를 0.3mm라고 할 때 제1, 2집속전극간(1, 2)의 간격이 방전 및 STC 드리프트를 방지할 수 있는 간격인 0.5mm를 유지된다.

따라서 시간에 따른 본 발명의 STC 드리프트 특성은 도9의 b에 도시한 바와 같이 종래의 STC 드리프트에 비해 안정적으로 유지된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 제1집속전극의 전자빔 통과공을 삼극부쪽으로 함몰시켜 로우 버링부는 그대로 유지하면서도 제,2집속전극간의 간격을 줄일수가 있으므로 STC 드리프트를 안정적으로 유지시킬수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 전자빔을 형성하는 수단과 상기 전자빔을 집속하는 집속전극이 고정전압을 인가받는 제1집속전극과 상기 제1집속전극에 다음에 배치되고 전자빔의 편향량에 따라 가변전압을 인가받는 제2집속전극으로 분할 형성되며, 상기 제1집속전극에 대향하는 제2집속전극 일단면에 형성된 전자빔 통과공의 주위에 수직부 높이가 수평부 높이보다 높은 버링부를 제1집속전극 방향으로 돌출시키고, 상기 제2집속전극에 가변전압 인가시, 제1,2집속전극간에 4극자렌즈가 형성되는 컬러 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 제2집속전극의 버링부와 대향하는 제1집속전극의 일단면을 제1집속전극의 전자빔 통과공을 포함하여 그 주위면을 함몰한 요면부로 형성한 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관용 전자총의 집속전극 구조.